[發(fā)明專利]一種基于三維天線陣的標簽統(tǒng)計系統(tǒng)和方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811025159.3
• 申請日: 2018-09-04
• 公開（公告）號: CN109359493A
• 公開（公告）日: 2019-02-19
• 發(fā)明（設計）人: 黃勤飛
• 申請（專利權）人: 北京萬物縱橫科技有限公司
• 主分類號: G06K7/10
• 分類號: G06K7/10;G06K7/00
• 代理公司: 北京辰權知識產(chǎn)權代理有限公司 11619
• 代理人: 郝雅娟

本發(fā)明屬于射頻識別領域，涉及一種基于三維天線陣的標簽統(tǒng)計系統(tǒng)和方法，其特征在于所述系統(tǒng)包括：在統(tǒng)計區(qū)域內(nèi)隨機分布的標簽組，在統(tǒng)計區(qū)域邊緣或以外部署的三維天線陣，標簽讀寫單元和標簽統(tǒng)計單元。所述的方法包括：標簽統(tǒng)計單元首先初始化本地標簽狀態(tài)列表，并通過標簽讀寫單元調(diào)制和解調(diào)射頻信號，按一定時間間隔輪詢?nèi)S天線陣的所有子天線，在輪詢過程中各子天線返回的標簽唯一標識符均寫入標簽統(tǒng)計單元的標簽狀態(tài)列表，標簽統(tǒng)計單元在完成所有的子天線輪詢后匯總出當前統(tǒng)計區(qū)域內(nèi)所有的標簽狀態(tài)或初略分布區(qū)域。本發(fā)明利用空間三維分布的天線，提升了在固定區(qū)域內(nèi)標簽統(tǒng)計的精度、速度和能力，可在標簽密集部署的環(huán)境中廣泛使用。

技術領域

本發(fā)明涉及射頻識別領域，尤其涉及一種基于三維天線陣的標簽統(tǒng)計系統(tǒng)和方法。

背景技術

射頻識別(RFID，Radio Frequency Identification)是一項利用射頻信號實現(xiàn)無接觸信息傳遞的自動識別技術，能夠起到標識識別、物品跟蹤、信息采集等作用。與條碼、磁卡等其它識別技術相比，RFID技術具有非接觸、非視距、抗擾強、容量大等優(yōu)點，自20世紀60年代商用以來在醫(yī)療、教育、物流等各行各業(yè)得到了廣泛的應用。

典型的RFID系統(tǒng)通常包括標簽、讀寫單元和天線三部分組成。按RFID系統(tǒng)的工作頻率進行分類，可以分為低頻、中高頻、超高頻與微波四類。與低頻、中高頻RFID系統(tǒng)不同，由于超高頻與微波段無線電波繞射能力較弱，用于超高頻與微波段RFID標簽的讀寫器天線通常被設計為定向天線，只有在天線定向波束范圍內(nèi)的電子標簽可以被讀寫，無源標簽的工作距離大于1米，有源標簽的最大工作距離可以超過百米。采用超高頻與微波頻段的RFID系統(tǒng)，一個RFID讀寫設備可以同時識讀其讀取區(qū)域內(nèi)的多個標簽。隨著超高頻與微波頻段的RFID系統(tǒng)的大量使用，業(yè)界將越來越多的注意力投向RFID標簽的定位技術研究，提出了采用信號到達角度、信號到達時刻、信號到達時間差、接收信號強度等信號特征的定位算法。

與精確定位的需求不同，某些場合需要對標簽進行精確的統(tǒng)計，如集裝箱內(nèi)的物品數(shù)量。傳統(tǒng)RFID標簽統(tǒng)計手段依賴移動天線或移動被統(tǒng)計物來提升統(tǒng)計的精度，在標簽數(shù)目較少時可以滿足一定場合的統(tǒng)計精度需求。另一種可選的手段是利用兩個或以上的獨立天線通道進行標簽統(tǒng)計，但隨意部署的天線對精度的提升有限，天線盲區(qū)的存在使得部分標簽始終無法被統(tǒng)計。此外受限于讀寫器在密集標簽下的讀取能力，如某國產(chǎn)讀寫器一次多標簽讀取操作只能隨機讀取5個標簽，當標簽的數(shù)目遠大于一次多標簽讀取操作的能力時，統(tǒng)計的精度需要依靠多次讀取來提升。采用價格更高的進口設備可以提升一次多標簽讀取操作的能力，但高昂的成本、龐大的設備體積、較高的設備功耗使得此類設備在推廣普及上存在一定難度，且始終無法回避當標簽處于天線盲區(qū)時的統(tǒng)計丟失問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的技術解決問題：針對現(xiàn)有技術的不足，提供一種基于三維天線陣的標簽統(tǒng)計系統(tǒng)和方法，克服隨意單天線或多天線部署中的射頻信號覆蓋盲區(qū)問題，實現(xiàn)有限空間內(nèi)密集標簽統(tǒng)計的高效性和準確性，為密集標簽環(huán)境下的應用提供低成本解決途徑。具體技術方案如下：

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種基于三維天線陣的標簽統(tǒng)計系統(tǒng)，可實現(xiàn)標簽統(tǒng)計區(qū)域內(nèi)射頻信號的全覆蓋，該系統(tǒng)包括以下四部分組成：

(1)標簽組，所述標簽組由一個以上的標簽組成，每個標簽具有唯一標識符，在一定空間內(nèi)隨機分布，且標簽的朝向隨機，具備響應標簽查詢的能力，所有標簽所在的空間合集定義為統(tǒng)計區(qū)域，其大小定義為S；

(2)三維天線陣，所述三維天線陣由n個子天線和陣列控制模塊構成，n大于或等于6，所述子天線沿著統(tǒng)計區(qū)域邊緣或統(tǒng)計區(qū)域外部署，每個子天線具有唯一的標識符，且具有不同的空間分布位置和天線指向方位，呈現(xiàn)三維部署的形式，令每個子天線的半功率波束覆蓋區(qū)域為P_i，則所有子天線的半功率波束覆蓋區(qū)域之和滿足以下約束：